EMBRIOLOGIA GASTRULAÇÃO A gastrulação é o processo de migração de células e tecidos, através do qual as células da blástula são totalmente rearranjadas. A blástula é constituída por um grande no. de células; estas devido à gastrulação ganham novas posições, sendo estabelecida a estrutura multilamelar do organismo. Durante esta fase do desenvolvimento, são formadas os 3 epitélios germinativos: ectoderme (externa); mesoderme (mediana) e endoderme (interna). A gastrulação envolve ao seguintes tipos de movimentos: 1. Epibola - camadas epiteliais envolvem as camadas mais profundas do embrião. 2. Invaginação - ou Embolia, é o dobramento, (para dentro) de uma região de células. 3. Involução - movimento de interiorização de uma camada externa em expansão. 4. Delaminação - divisão de um epitélio em 2 camadas mais ou menos paralelas. GASTRULAÇÃO DO OURIÇO DO MAR As células do ouriço do mar são orinárias de diferentes regiões do zigoto, têm tamanhos e propriedades diferentes. O destino de cada camada celular, pode ser percebido por meio dos movimentos das células, durante a gastrulação. Após a ruptura da membrana de fecundação e eclosão da blástula, o hemisfério vegetativo começa a se espessar e se achatar. No centro dessa placa vegetativa, célula divididas dos micrômeros, migram para o interior da blastocele. Essas células correspondem ao mesênquima 1o. Duas proteína são importantes para a migração dessas células (componente da lâmina basal da blastocele de ouriço). Durante a gastrulação ocorre um aumento de afinidade dos micrômeros por esta molécula; e as glicoproteínas sulfatadas. - Invaginação do arquêntero 1o. estágio : As células que ficam na placa vegetativa (após a formação do anel de células mesênquimais primárias) se deslocam para preencher, os espaços deixados pelo ingresso de células mesênquimais na blastocele. Portanto, a placa vegetativa se achata ainda mais; dobrando-se, em seguida para dentro e se estendo cerca de ¼ até metade de seu futuro comprimento na blastocele. A região invaginada corresponde ao arquêntero (intestino primitivo), e sua abertura, ao blastóporo. Essa invaginação da placa vegetativa, para ser causada por forças internas da própria placa. O blastóporo se encarrega da formação do ânus. 2o. estágio : O arquêntero se estende muito. Neste processo de extensão, o intestino primitivo é transformado em um tubo delgado. Para realizar essa extensão, as células do arquêntero sofrem um rearranjo, migrando umas sobre as outras e se achatando. 3o. estágio : Células mesênquimais secundárias formam-se na extremidade do arquêntero. Estas células entram em contato com superfície interna da parede da blastocele, puxando o arquêntero. Quando o topo do arquêntero encontra a parede da blastocele, as células mesênquimais secundárias se dispersam na blastocele, onde proliferam e vão formar os órgãos mesodérmicos. A boca é formada no local, onde, o arquêntero entra em contato com a parede da blastocele. A boca se funde com o arquêntero para formar um tubo digestivo contínuo. GASTRULAÇÃO NOS ANFÍBIOS : - Movimentos celulares durante a gastrulação : Nesses animais a gastrulação inicia-se no futuro lado dorsal do embrião, na região do crescente cinzento. Nesse momento, há a invaginação de células endodérmicas, formando um blastóporo em forma de fenda. As “células “e, vão revestir o arquêntero inicial. A gastrulação em anfíbios tem início na zona marginal (próxima ao equador da blástula). Posteriormente, as células do polo animal sofrem epibolia e convergem para o blastóporo. Chegando ao lábio do blastóporo, as células marginais se deslocam ao longo da superfície interna do epitélio superficial. As 1o.s células que constituem o lábio dorsal, são células endodérmicas ( que formarão a extremidade anterior do arquêntero; posteriormente, tais células se tornam as células faríngeas do intestino anterior). Ao penetrarem no interior do embrião, estas células estarão representando os precursores da mesoderme da cabeça. Em seguida, estas células sofrerão involução, formando as células da cordomesaderme. Estas formarão a notocorda ( a “espinha dorsal” mesodérmica transitória essencial) para iniciar a diferênciação do sistema nervoso . À medida que novas células migram para dentro do embrião, a blastocele é deslocada para o lado oposto ao lábio dorsal do blastóporo. Este, desloca-se em direção ao pólo vegetativo e se expande (devido ao acréscimo de células do pólo animal). O blastóporo em expansão “crescente”, desenvolve os lábios laterais e o lábio ventral, pelo qual passam células precursoras da mesoderme e endoderme. Com a formação do lábio ventral, o blastóporo ganha de um anel, ao redor das células endodérmicas, que permanecem expostas na superfície. Esta porção de endoderme é chamada de “rolha de vitelo”(com o fechamento do blastóporo, esta rolha de vitelo é levada para dentro do embrião). - Migração da mesoderme : Um aspécto importante da gastrulação de anfíbios, é a convergência e a extensão da zona marginal em involução, que corresponde à região de células, que fica acima do lábio do blastóporo. A zona marginal em involução, contém a endoderme do teto do arquêntero (na sua camada superficial) e, as células da mesoderme (em sua região mais profunda). Durante a gastrulação, o hemisfério animal e as células da zona marginal, se expandem por epibola a fim de cobrirem todo o embrião. As células da zona marginal superficial em involução, sofrem extensão convergente para formar a endoderme do teto do arquêntero. A endoderme sub-blastoporal é coberta pelas células da zona marginal (que não sofrem involução). Esta endoderme forma o assoalho do arquêntero. As células precursoras da mesoderme (que estão involuindo) migram em direção ao pólo animal sobre uma rede de fibronectina, secretada pelas células do teto da blastocele. A mesoderme parece deslizar sobre estas fibras de fibronectina. A matriz extracelular contendo fibronectina, parece transmitir sinais para o direcionamento da migração celular. - Epibolia da ectoderme : O principal mecanismo da epibolia, corresponde a um aumento no no. de células (através de divisão), simultaneamente a um integração de várias camadas profundas, formando um única camada. O epitélio superficial se expande, em consequência da divisão e de o achatamento celulares. Todos os movimentos celulares vistos, resultam no posicionamento dos 3 epitélios germinativos, que se preparam para a diferênciação nos órgãos do corpo. - GASTRULAÇÃO NAS AVES : Nos embriões de aves, durante a clivagem, forma-se um blastodisco sobre uma enorme quantidade de vitelo. As células da região central do blastodisco, são separados do vitelo por uma cavidade subgerminativa. As células da região centram do blastodisco são claras, sendo esta região chamada de área pelúcida. As células à margem da área pelúcida são opacas. Enquanto a maioria das células permanece na superfície, formando o epiblasto, algumas delas migram para a cavidade subgerminativa, a fim de formarem o hipoblasto 1o. Posteriormente, uma camada de células da blastoderme, migra, juntando-se às células do hipoblasto 1o., formando o hipoblasto 2o. Na blastoderme diblástica (epiblasto e hipoblasto), o espaço entre os 2 epitélios, corresponde à blastocele. As células do hipoblasto atuam na formação das membranas externas, que alimentam e protegem o embrião. Os 3 folhetos germinativos do embrião, são formados a partir de células do epiblasto. A estrutura mais evidente da gastrulação de aves, répteis e mamíferos é a linha primitiva. Esta, surge como um espessamento da camada celular, no centro da região posterior da área pelúcida. À medida que a área espessada se estreita, ela se estende em direção à região anterior e, se contrai para formar a linha primitiva definitiva. Esta, corresponde ao eixo ântro-posterior do embrião (simetria bilateral). Entre as bordas da linha primitiva se estabelece uma depressão. Esta, é conhecida como fenda primitiva, e corresponde a um blastóporo, por onde migram as células que passam para a blastocele. Na extremidade anterior da linha primitiva, há uma região de células (mais espessa),chamada de nó de Hensen. O centro deste nó possui uma depressão em forma de funil, através do qual as células passam para a blastocele; estas células se dirigem para a região anterior, formando a mesoderme da cabeça e a notocorda. As células que migram através da fenda primitiva, formam a maior parte da endoderme e da mesoderme. - Mecanismos de gastrulação nas aves : - Papel do hipoblasto : O hipoblasto não contribui com células para o adulto, mas é essencial para o desenvolvimento, pois, ele (hipoblasto) induz a formação e o direcionamento da linha primitiva. - Movimento celular no interior da blástula : Como na gastrulação de anfíbios, as células do embrião de ave, que passam pelo blastóporo, adquirem a forma de garrafa. Logo, que estas células entram na blastocele, elas se achatam e passam a fazer parte de um fluxo celular, onde as células migram de forma independente. Polissacarídeos, como o ácido hialurônico, facilitam a migração de células isoladas, mas eles não conseguem orientar o movimento dessas células. Estes movimentos celulares, nas aves, também estão relacionados com a presença de uma rede de fibronectina, na lâmina basal das células do epiblasto. - Epibolia da ectoderme : Durante a gastrulação das aves, as células precursoras da ectoderme se expandem, a fim de revestirem o vitelo. Estas células estão associadas e, se deslocam como uma unidade, não como células isoladas. Há indicações, da resistência de um reconhecimento específico entre as células marginais da área opaca (do blastodisco) e a superfície interna da membrana vitelina. Este reconhecimento é essencial para a migração epibólica das células da ectoderme, que revestem o vitelo. GASTRULAÇÃO NOS MAMÍFEROS : O desenvolvimento dos mamíferos é semelhante ao das aves. Porém, os mamíferos não se desenvolvem isoladamente no interior de um ovo. Eles criaram estratégias de desenvolvimento, dentro da própria mãe. O embrião de mamífero obtém nutrientes diretamente da mãe, não havendo a necessidade de acumular vitelo. Esta evolução exigiu uma reestruturação da anatomia materna, como o desenvolvimento de um órgão fetal capaz de absorver nutrientes, fornecidos pela mãe. Este órgão, a placenta, é derivado das células trofoblásticas do embrião, às quais se juntam células mesodérmicas, derivadas da massa celular interna. A 1o. segregação de células, que ocorre na massa celular interna, da origem ao hipoblasto. As células do hipoblasto separam-se da massa celular interna a fim de revestirem a cavi// da blastocele, onde elas originarão a endoderme do saco vitelino. As céls restantes da massa cel interna (acima do hipoblasto) são denominadas epiblasto. Essas céls são separadas por pequenas fendas, com o intuito de afastar o epiblasto, as quais formam o revestimento do âmnio. Uma vez, formado, o âmnio é preenchido pelo fluido amniótico, q possui a fç de amortecer choques mecânicos e prevenir a dessecação do embrião em desenvolvimento. Acredita-se q o epiblasto embrionário contenha todas as céls q formarão embrião. Na margem posterior do epiblasto, ocorre um espessamento, q produz uma linha primitiva. Através desta, migram os precursores da endoderme e da mesoderme. As céls extra-embrionárias contribuem p/ a formação de tecidos, que possibilitarão a sobrevivência do feto, no interior do útero. As céls do trofoblasto originam uma população de céls, q constituirão ( por meio de : nuclear o chamado citotrofoblasto; a massa cel multinucleada forma o sinciciotrofoblasto. O citotrofoblasto fixa-se à parede uterina (endométrio) por meio de moléculas de adesão. As céls do citotrofoblasto humano possuem enzimas proteicas, q permitem a sua penetração na parede uterina e a remodelação dos vasos sanguíneos uterinos, de modo que o sangue materno chegue até os vasos sanguíneos do feto. O sinciciotrofoblasto invade a parede do útero, encaixando o embrião no endométrio. O útero, supre esta área com vasos sanguíneos que entram em contato com o sinciciotrofoblasto. A mesoderme extra-embrionária associa-se às extensões do trofoblasto, originando os vasos sanguíneos, q conduzem os nutrientes da mãe para o feto. O pedúnculo de conexão, formado por mesoderme extraembrionária, q liga o embrião ao trofoblasto, forma os vasos sanguíneos do cordão umbilical. O cório é o componente fetal da placenta. Ele é constituído por trofoblasto (sincicio e citotrofo ) associado à mesoderme extraembrionária e contém tb vasos sanguíneos. O cório se funde à parede uterina p/ formar a placenta. Portanto, esta é formada pelo endométrio do útero (porção materna) e pelo cório ( porção fetal). O embrião envolto pelo âmnio e protegido pelocório. Este, possui vilosidades q se projetam da sua superfície externa. Estas vilosi// contém vasos sanguíneos e, permitem ao cório ampliar a área de exposição ao sangue materno. Embora o sist. Circulatório fetal e materno nunca entrem em contato direto, ocorre difusão de substâncias solúveis, através das vilosi// do cório. Assim, por meio da circulação materna, o feto absorve nutrientes e oxigênio e, elimina produtos residuais (como o dióxido de carbono e a uréia). Os vasos sanguíneos das vilosi// coriônicas, formam-se a partir da mesoderme extra-embrionária, q penetra nos montículos de tecido citotrofoblástico; estes montículos são denominados vilosi// 1o. As vilosi//2o. formam-se durante a 2o. semana de gestação. No final da 3o. semana surgem as vilosi// 3o. ( com vasos sanguíneos). Resumindo : O trofoblasto é necessário p/ a adesão e penetração do embrião no endométrio uterino. O cório atua na troca de gases e nutrientes entre mãe e feto. O cório , ainda, atua como um órgão endócrino, sua porção de sinciciotrofoblasto produz 3 hormônios (essenciais p/ o desenvolvimento de mamíferos). São estes : gonadotrofina coriônica (um peptídeo que induz céls da placenta e do ovário a produzirem progesterona); este, é um hormônio esteróide q mantém a parede uterina espessa e cheia de vasos sanguíneos. Somatomamotrofina coriônica ( ou lactogênio da placenta ), durante a gestação, este hormônio é responsável pelo desenvolvimento dos seios maternos, capacitando-os à produção de leite. O cório pode, ainda, ter a função de proteger o feto da resposta imune da mãe, por meio da secreção de proteínas solúveis, q bloqueiam a produção de anticorpos; e pela produção de certos tipos de linfócitos, q suprimem a resposta imune normal interior do útero. As fç da placenta incluem : suporte físico, troca de nutrientes e regulação do relacionamento endócrino e imunológico entre mãe e feto. NEURULAÇÃO Todos os vertebrados em desenvolvimento são muito semelhante após a gastrulação. É só mais tarde, q as características especiais da espécie, aparecem. Todos os embriões de vertebrados têm arcos brânquiais, notocorda, medula espinhal e rins pronéfricos. Nos vertebrados, a gastrulação produz um embrião com uma camada endodérmica interna, uma mesoderme intermediária e a ectoderme externa. A interação com a mesoderme dorsal e a ectoderme, q a recobre, inicia a organogênese (criação de tecidos e órgãos específicos). Nessa interação, a cordomesoderme induz a ectoderme, acima dela, a formar o tubo neural (oco)que, posteriormente, irá se diferênciar em cérebro e medula espinhal. Essa formação do tubo neural, é chamada de neurulação. Nesta fase, a ectoderme original está dividida em 3 grupos de céls: o tubo neural (posicionado interiormente), a epiderme da pele e as células da crista neural (q migram da região que liga o tubo neural à epiderme).Um embrião nesta fase é chamado de nêurula. A 1o. indicação de que uma região da ectoderme está destinada a tornar-se tecido neural, é uma mudança na forma das céls. As céls ectodérmicas (na região mediana) torna-se alongadas, enquanto que, as células destinadas a formar a epiderme, tornamse mais achatadas. O alongamento das céls ectodérmicas dorsais, faz com que, a região neural cresça mais que a ectoderme adjacente, criando assim, a placa neural. Em seguida, as bordas da placa neural se espessam e deslocam-se p/ cima, p/ formar as pegas neurais; enquanto um sulco neural (em forma de U) aparece no centro da placa, dividindo os futuros lados direito e esquerdo do embrião. As pregas neurais migram em direção à linha média do embrião, unindo-se p/ formar o tubo neural (abaixo da ectoderme superficial). As céls da porção mais dorsal do tubo neural, transformam-se nas células da crista neural. - O tubo neural e a origem do sistema nervoso central : A formação do tubo neural, não ocorre simultaneamente ao longo de toda a ectoderme. Na extremidade cefálica (onde se formará e cérebro), a parede do tubo é larga e espessa. O restante do tubo neural, permanece como um tubo simples (q se afila em direção à cauda do embrião). As duas extremidades abertas do tubo neural, são chamadas de neuróporo anterior e neuróporo posterior. Em mamíferos, essas aberturas permitem que o líquido amniótico circule, por certo tempo, no interior do tubo neural. O não fechamento do neuróporo posterior na espécie humana, resulta na chamada Spina Bífida. O não fechamento do neuróporo anterior resulta na Anencefalia. - Mecanismos de formação do tubo neural : A formação do tubo neural está relacionada à mudanças na forma das células. Nessas mudanças, estão envolvidos os microtúbulos e os microfilamentos celulares. As céls ectodérmicas, se alongam ao mesmo tempo em que os microtúbulos se alinham, paralelamente, ao seu eixo de alongamento. Uma 2o. mudança na forma das céls, envolve a constrição apical das células cilíndricas. Nas laterais do tubo neural, essa mudança é orientada por um anel de microfilamentos contráteis, que circunda a margem apical de cada célula. Outro mecanismo de formação do tubo neural, é a tração cortical do epitélio da placa neural. Esse mecanismo ocorre pela movimentação da córtex das céls da placa neural; essa movimentação, tem inicio na extremi// basal e termina no ápice. As céls ectodérmicas estão unidas entre si por moléculas, q são carregadas por esse fluxo cortical. Se a veloci// média desse fluxo é a mesma em todas as céls, estas permanecem ligadas umas às outras, não ocorrendo nenhuma deformação da placa neural. Porém se a veloci// dessa tração difere entre 2 céls adjacentes, a cél mais veloz move-se em direção basal (p/ fora da placa neural). Como as céls estão ligadas pelos seus ápices, ocorre deformação da placa neural. Os modelos anteriormente referidos da formação do tubo neural, têm como base 3 princípios : 1. todas as forças necessárias p/ criar o tubo neural, são intrínsecas ao próprio epitélio; 2. a neurulação é dirigida por mudanças na forma das céls neuroepiteliais; 3. as forças que causam as mudanças na forma das células, são geradas pelo citoesqueleto. Porém, as diferenças observadas nas formas das céls, nas diferentes regiões do tubo neural, indicam q forças extrínsecas ao neuroepitelio atuam na moldagem do tubo neural. As céls adjacentes à notocorda e as céls q se encontram nos limites do sulco neural, tomam a forma de garrafa, porém, as outras céls do sulco neural não. Portanto, enquanto muitos aspéctos da neurulação podem ser explicados, apenas por fatores intrínsecos às próprias céls da placa neural, algumas diferenças entre as células do tubo neural, podem resultar do meio ambiente em q ocorre a neurulação. ALGUMA COISA SOBRE ORGANOGÊNESE Em mamíferos, a organogênese inicia-se entre a 3o. e 8o. semanas do período embrionário. O desdobramento do disco trilaminar, transforma o embrião em um cilindro. Esse dobramento é provocado pelo crescimento do tubo neural. Neste estágio o embrião é envolvido pelo saco amniótico. - Destino dos 3 folhetos germinativos: Ectoderme - origina SNC, SNP, epitélios sensitivos, epiderme e anexos, gl. Mamárias, subcutâneas, hipófise e esmalte dos dentes. Mesoderme - origina os ossos, músculos, cartilagens tec. Conj., Céls e vasos sanguíneos e linfáticos, aparelho urogenital, serosas e baço. Endoderme - origina revestimentos gastrointestinal, respiratório, da bexiga, uretra, ap. auditivo, fígado e pâncreas. O controle do desenvolvimento embrionário pode ser genético (contido nos cromossomas) ou, por indução de tecidos, geralmente por mediação química. Alguns fatores q influenciam o crescimento fetal são : a desnutrição materna, fumo, drogas e álcool, gravidez múltipla, defeitos placentários diabetis materna, fatores genéticos. DIFERÊNCIAÇÃO CELULAR O desenvolvimento dos tipos especializados de céls, a partir de um único ovo fertilizado, é chamado diferênciação celular. Esta mudança na bioquímica e função celulares, é precedida por um processo chamado determinação, no qual o destino da célula é decidido. A determinação ocorre por 2 maneiras: 1o. é a segregação citoplasmática de moléculas determinantes, durante a clivagem embrionária. Nesse momento, os planos de clivagem separam regiões do citoplasma do zigoto, entre diferentes céls filhas. 2o. é a indução embrionária, q envolve a interação de céls ou tecidos. PRÉ-FORMAÇÃO E EPIGÊNESE Qualquer explicação sobre a diferênciação celular, tem que levar em conta a constância da morfologia de cada espécie, a diversidade das partes do corpo de cada organismo. O desenvolvimento envolve a expressão das proprie// hereditárias das espécies. No séc XVII, a relação entre desenvolvimento... A teoria da pré formação explicava melhor a continui// das gerações, enquanto a epigênese explicava melhor a variação e as observações diretas da formação dos órgãos. Os teratologistas franceses - Embriologia moderna ESPECIFICAÇÃO CITOPLASMÁTICA EM EMBRIÕES DE TUNICADOS À medida que o embrião se divide, diferentes céls incorporam diferentes regiões do citoplasma. Acredita-se que estas diferentes regiões citoplasmáticas, contém determinantes morfogênicos, que controlam o destino da célula.